研究人员探究分子机器的结构

如果你对Michael Crichton的小说《祷告》熟悉的话，那么你对纳米机器人的前景是不看好的。但如果你看过K. Eric Drexler的著作《创作的动力》，那么你可能会想象由纳米机器人带来的广阔的前景。为了更好地控制纳米机器，你不得不去了解他们。这也就是为什么洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的研究人员研究纳米机器的原因。

原子级的自装并不仅仅出现在科幻电影中的。事实上，这已是老生常谈的内容了。生物过程是一个既复杂又神奇的纳米过程。这些过程大多数都是由蛋白质构成的，因此了解这些蛋白质的结构对控制这些“分子机器”是一关键内容。

正如在LANL的新闻报道中所描述的，研究人员正通过X射线衍射的方式来研究蛋白质工作的复杂机理。为了研究这些结构，首先要合成很多的蛋白质，其次，将其溶解于水中形成晶体。

X射线衍射揭示了纳米和微米层次的结构信息，比如说原子的空间位置及基于射线信息得到的元素组成及化合物的成分，X射线适用于揭示蛋白质结构，但是很难从具有复杂结构的物质类如蛋白质等得到不同部分的信息。

使用Phenix软件可以分析成千个衍射点信息。这个软件是由洛斯阿拉莫斯——劳伦斯伯克利国家实验室、杜克大学和剑桥大学共同开发的，Phenix是Python-based Hierarchical ENvironment for Integrated Xtallography的缩写，该软件可以生成3D的分子结构图像。

LANL团队最近通过一系列的简化和假设合理地分析了过程。软件首先跟踪了金属原子的衍射，这个与蛋白质的组成元素碳，氢及氧元素的组成不同。那么很多的金属元素就可以这样自动的检测出来，不需要人为的干预。

应用更加高级的方法，最新的分析技术可以检测与结构中传统元素相近的元素了，比方说，应用这种方法，硫元素可以马上鉴别出来，这样又为加快区别蛋白质提供了一种方法。

Phenix软件成功应用的一个案例之一就是Cascade的3D分析，该研究成果在去年夏天的《科学》杂志上报道了。Cascade的名字来源于病毒中的一个很大的分子机器，这个分子机器是由11个蛋白质和RNA分子组成的。Cascade可以区别外来的DNA，从而让人避免感染。据说，Cascade的外形像海马。

了解分子机器结构的目的是为了将药物应用于新领域，类如治疗基因序列。并不是所有的纳米机器都是出现在科幻片中的，但是已这个为一个快乐的结局，也是一个不错的选择。

译自：http://www.engineering.com/DesignerEdge/DesignerEdgeArticles/ArticleID/9459/Researchers-Probe-the-Structure-of-Molecular-Machines.aspx

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